JP2023064174A - Data processor, data processing method, and production system - Google Patents

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Abstract

To provide a data processor, a data processing method, and a production system capable of obtaining an optimum set value of a final control element upon brand change.SOLUTION: A data processor 20 includes: a collection part 21 which collects set values of a final control element for controlling a product production process in a predefined cycle and also collects brand information indicating brands of products; a first processing part 22a which performs statistical processing on the set values of the final control element collected by the collection part 21 to obtain, as an actual operation value, a representative value of the set values of the final control element during product production and generates an actual value database DB including an actual operations value linked with the brand information; a second processing part 22b which performs statistical processing on the actual operation value linked with the brand information indicating the next brand out of the actual operation values included in the actual value database DB to obtain an optimum set value of the final control element for producing products of the next brand; and an output part 24 which outputs the set value obtained at the second processing part 22b.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、データ処理装置、データ処理方法、及び生産システムに関する。 The present invention relates to a data processing device, a data processing method, and a production system.

連続生産によって製品が生産されるプラントでは、製品の生産中に原料投入量、原料配合、操作条件等を変更することによって、異なる銘柄(品種)の製品を連続して生産することが行われる場合がある。ここで、連続生産とは、原料を連続的に投入し、生産された製品を連続的に取り出す生産方法をいう。このようなプラントとしては、例えば、化学プラントや製紙プラントが挙げられる。 In a plant where products are produced by continuous production, when different brands (variety) of products are continuously produced by changing the input amount of raw materials, raw material composition, operating conditions, etc. There is Here, continuous production refers to a production method in which raw materials are continuously fed and the manufactured products are continuously taken out. Such plants include, for example, chemical plants and paper plants.

以下の特許文献1,2には、製紙プラントにおいて、抄紙工程のドライヤにおける乾燥用飽和蒸気圧の設定値を、熱収支に基づくドライヤ乾燥の物理モデルを用いたシミュレーション演算により求める発明が開示されている。これら特許文献1,2に開示された発明では、生産する紙の銘柄変更時(抄替時)には、銘柄の坪量と生産スピードとから熱収支に基づきドライヤの飽和蒸気圧の設定値が予測される。 The following Patent Documents 1 and 2 disclose inventions in which the set value of the saturated vapor pressure for drying in the dryer of the papermaking process is obtained by simulation calculation using a physical model of dryer drying based on heat balance in a paper manufacturing plant. there is In the inventions disclosed in Patent Documents 1 and 2, when the brand of paper to be produced is changed (at the time of paper grade change), the set value of the saturated vapor pressure of the dryer is set based on the heat balance based on the basis weight of the brand and the production speed. is expected.

特許第3094798号公報Japanese Patent No. 3094798 特許第4162864号公報Japanese Patent No. 4162864

ところで、連続生産が行われている最中に銘柄変更が実施されると、銘柄変更の移行期間における生産物は、ロスとして廃棄されるか、回収されて原料として再利用される。このような生産物を少なくするには、次回銘柄における各操作端の最適な設定値を求めて、上記の移行期間を短縮する必要がある。しかしながら、上述した特許文献1,2に開示された方法(操作端の設定値を、物理モデルを用いたミュレーション演算により求める方法)では、物理モデルとして想定しきれなかった因子の影響等により、最適な設定値を求めることが困難な場合があるという問題があった。 By the way, if a brand change is performed during continuous production, the product in the transition period of the brand change is discarded as a loss or collected and reused as a raw material. In order to reduce such products, it is necessary to find the optimum setting values for each final operating end for the next brand and shorten the transition period. However, in the methods disclosed in the above-mentioned Patent Documents 1 and 2 (methods for determining the set value of the operation terminal by simulation calculation using a physical model), due to the influence of factors that could not be assumed in the physical model, etc., There is a problem that it is sometimes difficult to find the optimum set value.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、銘柄変更時における操作端の最適な設定値を求めることができるデータ処理装置、データ処理方法、及び生産システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a data processing apparatus, a data processing method, and a production system capable of finding the optimum set value of the operating terminal when changing brands.

上記課題を解決するために、本発明の一態様によるデータ処理装置(20)は、製品の生産プロセスを制御する操作端の設定値を予め規定された周期で収集するとともに、製品の銘柄を示す銘柄情報を収集する収集部(21)と、前記収集部で収集された前記操作端の設定値に対して統計処理を行って、前記銘柄情報で示される銘柄の製品が生産されている間における前記操作端の設定値の代表値を操業実績値として求め、前記銘柄情報が紐付けられた前記操業実績値を含む実績値データベース(DB)を生成する第1処理部(22a)と、前記実績値データベースに含まれる前記操業実績値のうち、前記生産プロセスで生産されるべき次回銘柄を示す銘柄情報が紐付けられた前記操業実績値に対して統計処理を行って、前記次回銘柄の製品を生産するための前記操作端の最適な設定値を求める第2処理部(22b)と、前記第2処理部で求められた設定値を出力する出力部(24)と、を備える。 In order to solve the above problems, a data processing device (20) according to one aspect of the present invention collects set values for an operation terminal that controls a production process of a product at a predetermined cycle, and indicates the brand of the product. a collecting unit (21) for collecting brand information; and performing statistical processing on the setting values of the operation terminal collected by the collecting unit, and calculating the time period during which the product of the brand indicated by the brand information is being produced. a first processing unit (22a) for obtaining a representative value of the set values of the operating terminal as actual operation values and generating an actual value database (DB) containing the actual operation values linked with the brand information; Statistical processing is performed on the actual operation values linked with brand information indicating the next brand to be produced in the production process among the actual operation values contained in the value database to determine the product of the next brand. It comprises a second processing section (22b) for obtaining the optimum setting values of the operation terminal for production, and an output section (24) for outputting the setting values obtained by the second processing section.

また、本発明の一態様によるデータ処理装置は、前記第1処理部で行われる前記統計処理が、前記収集部で収集された前記操作端の設定値の平均値又は中央値を求める処理である。 Further, in the data processing device according to one aspect of the present invention, the statistical processing performed by the first processing unit is processing for obtaining an average value or a median value of the set values of the operating terminals collected by the collecting unit. .

また、本発明の一態様によるデータ処理装置は、前記第1処理部が、前記収集部で収集された前記操作端の設定値のうち、前記銘柄情報で示される銘柄の製品が安定して生産されているときに得られた設定値に対して前記統計処理を行う。 Further, in the data processing device according to the aspect of the present invention, the first processing unit stably produces the product of the brand indicated by the brand information among the setting values of the operation terminal collected by the collecting unit. The statistical processing is performed on the set values obtained when the

また、本発明の一態様によるデータ処理装置は、前記第1処理部が、前記統計処理を行う前に、前記収集部で収集された前記操作端の設定値のうち、所定の範囲から外れるものを除外する処理を行う。 Further, in the data processing device according to the aspect of the present invention, before the first processing unit performs the statistical processing, among the setting values of the operation terminal collected by the collecting unit, the set values are out of a predetermined range. are excluded.

また、本発明の一態様によるデータ処理装置は、前記第2処理部で行われる前記統計処理が、前記生産プロセスで生産されるべき次回銘柄を示す銘柄情報が紐付けられた前記操業実績値の平均値若しくは中央値を求める処理又は重み付け統計処理である。 Further, in the data processing device according to one aspect of the present invention, the statistical processing performed by the second processing unit is based on the actual operation value linked with brand information indicating the next brand to be produced in the production process. It is a process of obtaining an average value or a median value or a weighted statistical process.

また、本発明の一態様によるデータ処理装置は、前記第2処理部が、前記統計処理を行う前に、前記生産プロセスで生産されるべき次回銘柄を示す銘柄情報が紐付けられた前記操業実績値のうち、所定の範囲から外れるものを除外する処理を行う。 Further, in the data processing device according to an aspect of the present invention, the second processing unit, before performing the statistical processing, stores the operation record linked with brand information indicating the next brand to be produced in the production process. A process of excluding values outside a predetermined range is performed.

本発明の一態様によるデータ処理方法は、製品の生産プロセスを制御する操作端の設定値を予め規定された周期で収集するとともに、製品の銘柄を示す銘柄情報を収集する収集ステップ(S11)と、前記収集ステップで収集された前記操作端の設定値に対して統計処理を行って、前記銘柄情報で示される銘柄の製品が生産されている間における前記操作端の設定値の代表値を操業実績値として求め、前記銘柄情報が紐付けられた前記操業実績値を含む実績値データベース(DB)を生成する第1処理ステップ(S15、S16)と、前記実績値データベースに含まれる前記操業実績値のうち、前記生産プロセスで生産されるべき次回銘柄を示す銘柄情報が紐付けられた前記操業実績値に対して統計処理を行って、前記次回銘柄の製品を生産するための前記操作端の最適な設定値を求める第2処理ステップ(S23)と、前記第2処理ステップで求められた設定値を出力する出力ステップ(S24)と、を有する。 A data processing method according to one aspect of the present invention includes a collection step (S11) of collecting setting values of an operation terminal that controls a production process of a product at a predetermined cycle, and collecting brand information indicating the brand of the product. and performing statistical processing on the set values of the operation terminal collected in the collecting step to obtain a representative value of the set values of the operation terminal during production of the product of the brand indicated by the brand information. A first processing step (S15, S16) of generating a performance value database (DB) containing the operation performance values obtained as performance values and linked to the brand information (S15, S16); and the operation performance values contained in the performance value database. Statistical processing is performed on the actual operation value associated with the brand information indicating the next brand to be produced in the production process, and the optimization of the operation terminal for producing the product of the next brand. and an output step (S24) for outputting the set value obtained in the second processing step.

本発明の一態様による生産システム(1)は、上記の何れかに記載のデータ処理装置(20)と、前記データ処理装置から出力された設定値を推奨値として表示部(11)に表示し、又は前記データ処理装置から出力された設定値を前記操作端に設定して製品の生産を制御する生産制御システム(10)と、を備える。 A production system (1) according to one aspect of the present invention includes a data processing device (20) according to any one of the above, and a setting value output from the data processing device, which is displayed as a recommended value on a display section (11). or a production control system (10) that controls the production of products by setting the set values output from the data processing device to the operation terminals.

また、本発明の一態様による生産システムは、前記製品として紙を生産する抄紙機(40)を制御するシステムであり、前記データ処理装置が、前記操作端の設定値として、少なくとも前記抄紙機にパルプ原料を供給する種口弁(B5)の開度と、前記抄紙機に設けられたドライヤ(46a、46b)における乾燥用飽和蒸気圧とを収集する。 Further, a production system according to one aspect of the present invention is a system for controlling a paper machine (40) for producing paper as the product, wherein the data processing device controls at least the paper machine as a set value of the operation terminal. The degree of opening of the seed port valve (B5) for supplying the pulp raw material and the saturated vapor pressure for drying in the dryers (46a, 46b) provided in the paper machine are collected.

本発明によれば、銘柄変更時における操作端の最適な設定値を求めることができるという効果がある。 According to the present invention, there is an effect that the optimum setting value of the operating terminal can be obtained when the brand is changed.

本発明の一実施形態による生産システムの要部構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the essential configuration of a production system according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態による生産システムによって生産される紙の生産工程の一部を示す図である。1 is a diagram showing part of the production process of paper produced by a production system according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態における実績値データベースの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the performance value database in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるデータ処理装置で行われるデータベース生成処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing database generation processing performed by the data processing device according to one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態におけるデータ処理装置で収集される設定値の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the setting value collected by the data processor in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるデータ処理装置で行われる最適設定値算出処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing optimum setting value calculation processing performed by the data processing device according to the embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態におけるデータ処理装置で処理される操業実績値の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the operation performance value processed with the data processor in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における最適な設定値の表示例である。It is an example of a display of the optimal set value in one embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態によるデータ処理装置、データ処理方法、及び生産システムについて詳細に説明する。以下では、まず本実施形態の概要について説明し、その後に各実施形態の詳細について説明する。 Hereinafter, a data processing device, a data processing method, and a production system according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, first, an outline of this embodiment will be described, and then details of each embodiment will be described.

〔概要〕
本発明の実施形態は、銘柄変更時における操作端の最適な設定値を求めることができるようにするものである。一般的に、銘柄変更時には、製品の品質が、なるべく早く変更後の銘柄の品質に到達できるよう、各操作端をフィードフォワード制御することが行われる。このようなフィードフォワード制御を行うためには、各操作端の最適な設定値を求める必要がある。本発明の実施形態は、このような各操作端の最適な設定値を求めることができるようにするものである。
〔overview〕
The embodiment of the present invention enables the optimum set value of the operating terminal to be obtained when the brand is changed. Generally, when a brand is changed, feedforward control is performed on each operation end so that the product quality reaches the quality of the brand after the change as soon as possible. In order to perform such feedforward control, it is necessary to obtain optimum set values for each control element. The embodiment of the present invention enables to find the optimum set values for each of these operating ends.

従来、例えば、抄紙工程のドライヤにおける乾燥用飽和蒸気圧の設定値は、上述した特許文献1,2のような熱収支に基づくドライヤ乾燥の物理モデルを用いたシミュレーション演算により求められていた。このような物理モデルを用いた演算により、紙からの水分乾燥に必要な蒸気圧を正確に求めるためには、熱伝達に関わる各層の熱伝達係数や比熱等のパラメータを正確に設定し、且つ水分蒸発による乾燥効率や、ドライヤ内に持ち込まれる水分量を正確にモデル化しなければいけない。 Conventionally, for example, the set value of the saturated vapor pressure for drying in the dryer in the papermaking process has been obtained by simulation calculation using a physical model of dryer drying based on the heat balance as described in Patent Documents 1 and 2 described above. In order to accurately determine the vapor pressure necessary for drying moisture from paper by calculation using such a physical model, it is necessary to accurately set parameters such as the heat transfer coefficient and specific heat of each layer involved in heat transfer, and The drying efficiency due to water evaporation and the amount of water brought into the dryer must be modeled accurately.

しかしながら、これらの物理現象を全て完璧にモデル化することは厳密には不可能である。仮に、上記の物理現象をモデル化できたとしても、モデル計算に使用する各パラメータは、周囲の温度や湿度等の環境条件や、紙の原料配合によっても変化するので、常に最適なパラメータを設定するのは極めて難しい。このため、これらの物理モデルを用いた手法は、一旦各パラメータがチューニングされたとしても、長期的な生産設備の変化や、新しい銘柄を追加した場合等に十分対応することができず、常に最適な設定値を求めることは困難であった。 However, it is strictly impossible to perfectly model all these physical phenomena. Even if the physical phenomena described above can be modeled, the parameters used in the model calculations will change depending on environmental conditions such as ambient temperature and humidity, as well as the mix of paper materials. extremely difficult to do. For this reason, methods using these physical models cannot fully respond to long-term changes in production equipment or the addition of new brands, even if each parameter is tuned once. It was difficult to obtain a suitable set value.

本発明の実施形態では、従来のような物理的な計算による操作端の設定値の予測(ホワイトボックスモデル)ではなく、統計的手法と過去の実績データとに基づく操作端の設定値の予測(ブラックボックスモデル)を行うことで、常に最適な設定値を求めるようにしている。具体的には、把握しきれない外乱要素があったり、設備やプロセスが徐々に変化して最適な設定値が移り変わったりしたとしても、それらを加味した各操作端の最適な設定値を求めるようにしている。 In the embodiment of the present invention, instead of predicting the set value of the final control by physical calculation (white-box model) as in the prior art, the prediction of the set value of the final final end based on a statistical method and past performance data ( By performing a black box model), we are always trying to find the optimum setting value. Specifically, even if there are disturbance factors that cannot be grasped, or if the optimum set values change due to gradual changes in equipment and processes, the optimum set values for each control element that take these factors into consideration should be obtained. I have to.

本発明の実施形態は、まず、製品の生産プロセスを制御する操作端の設定値を予め規定された周期で収集するとともに、製品の銘柄を示す銘柄情報を収集する。次に、収集された操作端の設定値に対して統計処理を行って、銘柄情報で示される銘柄の製品が生産されている間における操作端の設定値の代表値を操業実績値として求め、銘柄情報が紐付けられた操業実績値を含む実績値データベースを生成する。そして、実績値データベースに含まれる操業実績値のうち、生産プロセスで生産されるべき次回銘柄を示す銘柄情報が紐付けられた操業実績値に対して統計処理を行って、次回銘柄の製品を生産するための操作端の最適な設定値を求めて出力する。これにより、銘柄変更時における操作端の最適な設定値を求めることができる。 In the embodiment of the present invention, first, set values for the operation end that controls the production process of the product are collected at a predetermined cycle, and brand information indicating the brand of the product is collected. Next, statistical processing is performed on the collected setting values of the operating elements, and a representative value of the setting values of the operating elements during production of the product of the brand indicated by the brand information is obtained as an actual operation value, Generate a performance value database containing operation performance values linked to brand information. Then, among the actual operation values contained in the actual value database, statistical processing is performed on the actual operation values linked with the brand information indicating the next brand to be produced in the production process, and the next brand product is produced. Find and output the optimum set value of the final control element for As a result, it is possible to obtain the optimum setting value of the operating terminal when changing the brand.

〔詳細〕
〈生産システム〉
図1は、本発明の一実施形態による生産システムの要部構成を示すブロック図である。図1に示す通り、本実施形態の生産システム1は、生産制御システム10とデータ処理装置20とを備えており、連続生産により所定の製品を生産する。ここで、生産システム1によって連続生産により生産される製品としては、例えば、紙や石油化学製品等が挙げられる。尚、本実施形態では、理解を容易にするために、生産システム1によって連続生産される製品は紙であるとする。
〔detail〕
<Production system>
FIG. 1 is a block diagram showing the essential configuration of a production system according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the production system 1 of this embodiment includes a production control system 10 and a data processing device 20, and produces a predetermined product through continuous production. Examples of products produced by the production system 1 through continuous production include paper and petrochemical products. In this embodiment, for ease of understanding, it is assumed that the product continuously produced by the production system 1 is paper.

図2は、本発明の一実施形態による生産システムによって生産される紙の生産工程の一部を示す図である。図2に示す通り、紙の生産工程には、調成工程PR1と抄紙工程PR2とが含まれる。調成工程PR1は、抄紙工程PR2で用いられる原料の調成を行う工程である。この工程では、パルプ原料に対して填料、染料、薬品等を調整・配合することが行われる。抄紙工程PR2は、いわゆる紙すきを行う工程である。この工程では、調成工程PR1で調成が行われた原料が、紙すきを行うための抄紙機40に供給される。 FIG. 2 is a diagram showing part of the production process of paper produced by the production system according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the paper production process includes a preparation process PR1 and a papermaking process PR2. Preparation process PR1 is a process of preparing the raw material used by papermaking process PR2. In this process, fillers, dyes, chemicals, etc. are adjusted and blended with pulp raw materials. The paper making process PR2 is a process for performing so-called papermaking. In this step, the raw material prepared in the preparation step PR1 is supplied to a paper machine 40 for making paper.

調成工程PR1で用いられる調成装置30は、原料タンク31、填料タンク32、染料タンク33a~33c、薬品タンク34a,34b、ミキシングチェスト35、及びマシンチェスト36を備える。原料タンク31に格納されたパルプ原料、填料タンク32に格納された填料、染料タンク33a~33cに格納された染料、及び薬品タンク34a,34bに格納された薬品は、ミキシングチェスト35に供給可能に構成されている。 A preparation device 30 used in the preparation step PR1 includes a raw material tank 31, a filler tank 32, dye tanks 33a to 33c, chemical tanks 34a and 34b, a mixing chest 35, and a machine chest . The pulp raw material stored in the raw material tank 31, the filler stored in the filler tank 32, the dyes stored in the dye tanks 33a to 33c, and the chemicals stored in the chemical tanks 34a and 34b can be supplied to the mixing chest 35. It is configured.

具体的に、原料タンク31に格納されたパルプ原料は、操作弁B1を開状態にすることでミキシングチェスト35に供給される。填料タンク32に格納された填料は、操作弁B2を開状態にすることでミキシングチェスト35に供給される。染料タンク33a~33cに格納された染料はそれぞれ、操作弁B3a~B3cを開状態にすることでミキシングチェスト35に供給される。薬品タンク34a,34bに格納された薬品はそれぞれ、操作弁B4a,B4bを開状態にすることでミキシングチェスト35に供給される。 Specifically, the pulp raw material stored in the raw material tank 31 is supplied to the mixing chest 35 by opening the operation valve B1. The filler stored in the filler tank 32 is supplied to the mixing chest 35 by opening the operation valve B2. The dyes stored in the dye tanks 33a-33c are supplied to the mixing chest 35 by opening the operation valves B3a-B3c. The chemicals stored in the chemical tanks 34a and 34b are supplied to the mixing chest 35 by opening the operation valves B4a and B4b.

原料タンク31から給されたパルプ原料、填料タンク32から供給された填料、染料タンク33a~33cから供給された染料、及び薬品タンク34a,34bから供給された薬品はミキシングチェスト35で混合される。ミキシングチェスト35で混合された混合物は、マシンチェスト36において粘剤等の抄紙薬品が添加された後に、抄紙工程PR2の種箱41に供給される。 The pulp raw material supplied from the raw material tank 31, the filler supplied from the filler tank 32, the dyes supplied from the dye tanks 33a to 33c, and the chemicals supplied from the chemical tanks 34a and 34b are mixed in the mixing chest 35. The mixture mixed in the mixing chest 35 is supplied to the seed box 41 of the papermaking process PR2 after papermaking chemicals such as sticky agents are added in the machine chest 36 .

抄紙工程PR2で用いられる抄紙機40は、種箱41、ヘッドボックス42、成形装置43、脱水装置44、白水ピット45、プレドライヤ46a、アフタドライヤ46b、品質計測装置47、及び巻き取り装置48を備える。種箱41は、調成工程PR1から供給される原料の濃度を調整しながら貯槽し、一定の圧力で流下させる容器である。種箱41に貯槽された原料は、種口弁B5を開状態にすることでヘッドボックス42に供給される。 The paper machine 40 used in the papermaking process PR2 includes a seed box 41, a head box 42, a forming device 43, a dewatering device 44, a white water pit 45, a pre-dryer 46a, an after-dryer 46b, a quality measuring device 47, and a winding device 48. . The seed box 41 is a container in which the raw material supplied from the preparation process PR1 is stored while adjusting the concentration thereof and flowed down at a constant pressure. The raw material stored in the seed box 41 is supplied to the head box 42 by opening the seed port valve B5.

ヘッドボックス42は、種箱41から種口弁B5を介して供給される原料を、整流して所定の幅及び厚みにし、所定の速度で成形装置43に向けて噴出する。成形装置43は、ヘッドボックス42から噴出された原料を、ワイヤー上にのせて脱水・濾過しながら紙層を形成する。この成形装置43は、所謂ワイヤーパートを司る装置である。脱水装置44は、成形装置43で形成された紙層を機械的に圧搾脱水するとともに、ワイヤーマークなどを減らして紙質を向上させる。この脱水装置44は、所謂プレスパートを司る装置である。白水ピット45は、成形装置43及び脱水装置44で絞り出された水(白水)が集められる貯留槽である。 The head box 42 rectifies the raw material supplied from the seed box 41 through the seed port valve B5 into a predetermined width and thickness, and jets it toward the molding device 43 at a predetermined speed. The forming device 43 forms a paper layer by placing the raw material ejected from the head box 42 on a wire, dehydrating and filtering the raw material. This molding device 43 is a device that controls a so-called wire part. The dewatering device 44 mechanically compresses and dehydrates the paper layer formed by the forming device 43, and reduces wire marks and the like to improve paper quality. This dewatering device 44 is a device that controls a so-called press part. The white water pit 45 is a storage tank in which water (white water) squeezed out by the molding device 43 and the dewatering device 44 is collected.

プレドライヤ46a及びアフタドライヤ46bは、脱水装置44から供給される紙層を乾燥し、紙層に含まれる水分を所定の水分にする。プレドライヤ46a及びアフタドライヤ46bは概ね同様の構成であり、内部に蒸気が導入されることによって加熱する複数の蒸気ドラムを備える。脱水装置44から供給される紙層は、プレドライヤ46a及びアフタドライヤ46bが備える複数の蒸気ドラムに順次巻き付けられることで乾燥される。 The pre-dryer 46a and the after-dryer 46b dry the paper layer supplied from the dehydrator 44 to reduce the moisture contained in the paper layer to a predetermined moisture content. The pre-dryer 46a and the after-dryer 46b are of generally similar construction and comprise a plurality of steam drums heated by the introduction of steam therein. The paper layer supplied from the dehydrator 44 is dried by being sequentially wound around a plurality of steam drums provided in the pre-dryer 46a and the after-dryer 46b.

品質計測装置47は、アフタドライヤ46bから供給される紙(製品としての紙)の品質をオンライン計測する。尚、オンライン計測とは、紙の生産を止めることなく、生産される紙の品質を順次計測することをいう。品質計測装置47は、放射線(例えば、X線やβ線)又は赤外線等を用いた坪量計、水分計、紙厚計、灰分計、分光測色計等を備えており、アフタドライヤ46bから供給される紙の坪量[g/m2]、水分率[%]、厚み[μm]、灰分率[%]、色相(例えば、CIELAB色空間における色相)等をオンライン計測する。巻き取り装置48は、品質計測装置47を経た紙を、ロール状に巻き取る装置である。 The quality measuring device 47 online measures the quality of the paper (paper as a product) supplied from the after-dryer 46b. Note that online measurement means to sequentially measure the quality of produced paper without stopping paper production. The quality measuring device 47 includes a grammage meter, a moisture meter, a paper thickness meter, an ash meter, a spectrophotometer, etc. using radiation (for example, X-rays and β rays) or infrared rays. The grammage [g/m 2 ], moisture content [%], thickness [μm], gray content [%], hue (for example, hue in the CIELAB color space), etc. of the supplied paper are measured online. The winding device 48 is a device that winds the paper that has passed through the quality measuring device 47 into a roll.

生産制御システム10は、図2に示す調成装置30及び抄紙機40等を制御することで、製品としての紙の生産を制御する。この生産制御システム10としては、例えば、フィールド機器と呼ばれる現場機器(測定器、操作器)を制御するコントローラが、幾つかの制御ループ毎に分散配置される分散制御システム(DCS:Distributed Control System)を用いることができる。 The production control system 10 controls the production of paper as a product by controlling the preparation device 30 and the paper machine 40 shown in FIG. The production control system 10 is, for example, a distributed control system (DCS) in which controllers for controlling field devices (measuring devices, operating devices) called field devices are distributed for each of several control loops. can be used.

生産制御システム10は、図2に示す調成工程PR1及び抄紙工程PR2が含まれる紙の生産プロセスを制御する操作端の設定値を調整することで、製品としての紙の生産を制御する。ここで、図2に示す調成工程PR1における操作端としては、例えば、操作弁B2,B3a~B3c,B4a,B4bが挙げられる。操作弁B2の設定値によって原料に添加される填料量(灰分量)が調整され、操作弁B3a~B3cの設定値によって原料に添加される染料量が調整され、操作弁B4a,B4bの設定値によって原料に添加される薬品量が調整される。 The production control system 10 controls the production of paper as a product by adjusting the set values of the operation elements that control the paper production process including the preparation process PR1 and the papermaking process PR2 shown in FIG. Here, for example, the operation valves B2, B3a to B3c, B4a, and B4b can be mentioned as the operation end in the preparation process PR1 shown in FIG. The amount of filler (ash content) added to the raw material is adjusted by the set value of the operation valve B2, the amount of dye added to the raw material is adjusted by the set values of the operation valves B3a to B3c, and the set values of the operation valves B4a and B4b. adjusts the amount of chemicals added to the raw material.

また、図2に示す抄紙工程PR2における操作端としては、例えば、種口弁B5、ヘッドボックス42におけるスライス開度、プレドライヤ46a及びアフタドライヤ46bにおける乾燥用飽和蒸気圧が挙げられる。種口弁B5の設定値によって抄紙機40への原料供給量が調整され、スライス開度の設定値によってヘッドボックス42から成形装置43への原料の噴出量が調整される。また、乾燥用飽和蒸気圧によって、プレドライヤ46a及びアフタドライヤ46bに設けられた複数の蒸気ドラムの温度が調整される。 Further, the operation points in the papermaking process PR2 shown in FIG. 2 include, for example, the seed port valve B5, the slice opening in the head box 42, and the saturated vapor pressure for drying in the pre-dryer 46a and the after-dryer 46b. The amount of material supplied to the paper machine 40 is adjusted by the set value of the seed port valve B5, and the amount of material ejected from the head box 42 to the molding device 43 is adjusted by the set value of the slice opening. Moreover, the temperature of a plurality of steam drums provided in the pre-dryer 46a and the after-dryer 46b is adjusted by the saturated steam pressure for drying.

生産制御システム10は、紙の生産プロセスの現在状態を参照しつつ、上述した操作端の設定値を調整する。ここで、紙の生産プロセスの現在状態としては、図2に示す品質計測装置47の計測結果(紙の坪量、水分率、厚み、灰分率、色相等)、上述した操作端の現在の設定値、及び品質計測装置47の計測結果以外の各種測定値(温度、圧力、液面レベル等)が挙げられる。 The production control system 10 refers to the current state of the paper production process, and adjusts the set values of the above-described operating elements. Here, the current state of the paper production process includes the measurement results of the quality measuring device 47 shown in FIG. and various measured values (temperature, pressure, liquid level, etc.) other than the measurement result of the quality measuring device 47 .

生産制御システム10は、データ処理装置20に対して、現在生産されている紙の銘柄を示す銘柄情報を出力する。生産制御システム10は、連続生産が行われている最中に銘柄変更が実施される場合には、生産プロセスで生産されるべき次回銘柄を示す銘柄情報を出力する。また、生産制御システム10は、銘柄変更が実施される場合に、データ処理装置20から設定値が出力された場合には、その設定値を推奨値として表示部11に表示し、又はその設定値を操作端に設定して紙の生産を制御する。 The production control system 10 outputs brand information indicating the brand of paper currently being produced to the data processor 20 . The production control system 10 outputs brand information indicating the next brand to be produced in the production process when the brand is changed during continuous production. Further, when a set value is output from the data processing device 20 when a brand change is implemented, the production control system 10 displays the set value on the display unit 11 as a recommended value, or displays the set value is set as the operating end to control paper production.

〈データ処理装置〉
データ処理装置20から出力された設定値を生産制御システム10の表示部11に表示するのは、銘柄変更時における操作端の最適な設定値を生産プラントのオペレータ(運転員)に推奨値として提示するためである。データ処理装置20から出力された設定値を操作端に設定して紙の生産を制御するのは、銘柄変更時において、最適な設定値を用いた自動制御を実現するとともに、銘柄変更の移行期間を極力短くするためである。
<Data processor>
The reason why the set values output from the data processor 20 are displayed on the display unit 11 of the production control system 10 is that the optimum set values for the operating terminal at the time of brand change are presented as recommended values to the operator of the production plant. It is for The reason why the set value output from the data processor 20 is set to the operation terminal and the paper production is controlled is that when the brand is changed, automatic control using the optimum set value is realized, and during the transition period of the brand change. to be as short as possible.

データ処理装置20は、収集部21、データ処理部22、格納部23、及び出力部24を備えており、生産制御システム10から得られる各種情報を用いて、銘柄変更時における操作端の最適な設定値を求める。このデータ処理装置20は、例えば、ネットワークを介して生産制御システム10と通信可能に接続されており、上記の各種情報を、ネットワークを介して収集し、上記の最適な設定値を、ネットワークを介して生産制御システム10に出力する。尚、ネットワークは、有線ネットワークであっても、無線ネットワークであっても良い。 The data processing device 20 includes a collection unit 21, a data processing unit 22, a storage unit 23, and an output unit 24. Using various information obtained from the production control system 10, the data processing unit 20 optimizes the operating terminal when the brand is changed. Get the setting value. The data processing device 20 is connected to the production control system 10 via a network, for example, so as to be able to communicate with the production control system 10, collects the above various information via the network, and determines the optimum set values via the network. output to the production control system 10. Note that the network may be a wired network or a wireless network.

収集部21は、生産制御システム10から、上述した操作端の設定値を予め規定された周期(例えば、1秒周期又は1分周期)で収集するとともに、現在生産されている紙の銘柄を示す銘柄情報を収集する。また、収集部21は、銘柄変更が実施される場合に生産制御システム10から出力される次回銘柄を示す銘柄情報も収集する。加えて、収集部21は、紙の生産プロセスで得られるプロセスデータ(温度、圧力、液面レベル等のデータ)を収集しても良い。尚、プロセスデータを収集する周期は、上述した操作端の設定値を収集する周期と同じであっても良く、異なっていても良い。 The collecting unit 21 collects the setting values of the above-described operating devices from the production control system 10 at a predetermined cycle (for example, one-second cycle or one-minute cycle), and indicates the brand of paper currently being produced. Collect stock information. The collection unit 21 also collects brand information indicating the next brand output from the production control system 10 when the brand is changed. In addition, the collection unit 21 may collect process data (data on temperature, pressure, liquid level, etc.) obtained in the paper production process. The cycle of collecting the process data may be the same as or different from the cycle of collecting the setting values of the operating device described above.

データ処理部22は、第1処理部22a及び第2処理部22bを備えており、収集部21で収集された操作端の設定値及び銘柄情報等を用いて、銘柄変更時における操作端の最適な設定値を求める。第1処理部22aは、収集部21で収集された操作端の設定値に対して統計処理を行って、銘柄情報で示される銘柄の紙が生産されている間における操作端の設定値の代表値を操業実績値として求める。そして、第1処理部22aは、銘柄情報が紐付けられた操業実績値を含む実績値データベースDBを生成する。 The data processing unit 22 includes a first processing unit 22a and a second processing unit 22b. The data processing unit 22 uses the setting values and brand information of the operating unit collected by the collecting unit 21 to optimize the operating unit when the brand is changed. setting value. The first processing unit 22a performs statistical processing on the setting values of the operation terminal collected by the collection unit 21, and represents the setting values of the operation terminal during production of paper of the brand indicated by the brand information. Calculate the value as the actual operation value. Then, the first processing unit 22a generates a performance value database DB including operation performance values linked with the brand information.

図3は、本発明の一実施形態における実績値データベースの一例を示す図である。図3に例示する実績値データベースDBは、「時刻」、「銘柄」、及び「操業実績値」が紐付けられたものである。「時刻」は、製品の生産が行われた時刻を示す。尚、この時刻としては、例えば、製品の生産が開始された時刻を用いることができる。「銘柄」は、製品(紙)の銘柄を示す。「操業実績値」は、複数の操作端における設定値の代表値である。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a performance value database in one embodiment of the present invention. In the performance value database DB illustrated in FIG. 3, "time", "brand", and "operation performance value" are linked. "Time" indicates the time when the product was produced. As this time, for example, the time when production of the product is started can be used. "Brand" indicates the brand of the product (paper). "Actual operation value" is a representative value of set values in a plurality of operation terminals.

例えば、図3に例示する実績値データベースDBの第1行目は、時刻t1において、「紙A」という銘柄の紙が生産され、そのときの予め規定された3つの操作端の操業実績値がSV11,SV12,SV13であることを示している。また、第2行目は、時刻t2において、「紙B」という銘柄の紙が生産され、そのときの予め規定された3つの操作端の操業実績値がSV21,SV22,SV23であることを示している。尚、予め規定された3つの操作端は、例えば、図2に示す抄紙工程PR2における種口弁B5、プレドライヤ46a及びアフタドライヤ46bにおける乾燥用飽和蒸気圧である。 For example, the first row of the performance value database DB illustrated in FIG. SV11, SV12 and SV13. The second line indicates that at time t2, paper of the brand "Paper B" is produced, and the operation performance values of the three control elements specified in advance at that time are SV21, SV22, and SV23. ing. The three predetermined operating ends are, for example, the saturated vapor pressure for drying in the seed port valve B5, the pre-dryer 46a and the after-dryer 46b in the papermaking process PR2 shown in FIG.

ここで、第1処理部22aで行われる統計処理は、例えば、収集部21で収集された操作端の設定値の平均値又は中央値を求める処理である。第1処理部22aは、収集部21で収集された操作端の設定値のうち、銘柄情報で示される銘柄の製品(紙)が安定して生産されているときに得られた設定値に対して統計処理を行う。これは、製品としての紙が安定して生産されていないときに得られた設定値を用いて求められた代表値よりも、安定して生産されているときに得られた設定値を用いて求められた代表値を操業実績値とするのが望ましいためである。 Here, the statistical processing performed by the first processing unit 22a is, for example, processing for obtaining the average value or the median value of the set values of the operating terminals collected by the collection unit 21. FIG. The first processing unit 22a compares the setting values obtained when the product (paper) of the brand indicated by the brand information is being stably produced among the setting values of the operation terminal collected by the collecting unit 21. statistical processing. This is higher than the representative value obtained using the set values obtained when paper as a product is not stably produced. This is because it is desirable to use the obtained representative value as the actual operation value.

製品としての紙が安定して生産されているか否かを判定する方法としては、例えば、以下の判定方法の少なくとも1つを用いることができる。
・品質計測装置47(図2参照)の計測結果が目標範囲に入っていることによる判定
・品質計測装置47の計測結果又は他の計測装置(不図示のオンライン計測装置あるいはオフライン計測装置等を含む)による判断に基づいて、一定品質以上の製品が生産されていることを示す製品フラグ(良品フラグ)が立っていることによる判定
・生産プロセスの状態が「銘柄変更中」等の非生産中であることを示すフラグが立っていないことによる判定
For example, at least one of the following determination methods can be used as a method for determining whether or not paper as a product is stably produced.
- Determination based on the measurement results of the quality measuring device 47 (see FIG. 2) being within the target range - Measurement results of the quality measuring device 47 or other measuring devices (including online measuring devices or offline measuring devices not shown) ) based on the determination that a product flag (non-defective product flag) is set to indicate that a product of a certain quality or higher is being produced. Judgment based on the fact that the flag indicating that there is

また、第1処理部22aは、上記の統計処理を行う前に、収集部21で収集された操作端の設定値のうち、予め規定された範囲から外れるものを除外する処理を行う。これは、銘柄変更の移行期間において値が大きく異なる設定値を外れ値として除外するためである。外れ値を除外する方法としては、例えば、四分位法を用いることができる。 Further, the first processing unit 22a performs a process of excluding setting values of the operation terminal collected by the collection unit 21 that are outside a predetermined range before performing the above statistical processing. This is to exclude set values that are significantly different during the transition period of the brand change as outliers. As a method of excluding outliers, for example, the quartile method can be used.

第2処理部22bは、実績値データベースDBに含まれる操業実績値のうち、生産プロセスで生産されるべき次回銘柄を示す銘柄情報が紐付けられた操業実績値に対して統計処理を行って、次回銘柄の製品を生産するための操作端の最適な設定値を求める。例えば、生産プロセスで生産されるべき次回銘柄が「紙A」である場合には、第2処理部22bは、図3に例示する実績値データベースDBの第1行目及び第4行目の操業実績値に対して統計処理を行って、「紙A」を生産するための操作端の最適な設定値を求める。 The second processing unit 22b performs statistical processing on the operation performance values linked with the brand information indicating the next brand to be produced in the production process among the operation performance values contained in the performance value database DB, Optimal setting values of the final control element for producing the next brand of product are obtained. For example, when the next brand to be produced in the production process is "Paper A", the second processing unit 22b performs the first and fourth rows of the performance value database DB illustrated in FIG. Statistical processing is performed on the actual values to find the optimum setting values of the final end for producing "Paper A".

尚、第2処理部22bは、上記の統計処理を操作端毎に行う。例えば、図3に例示する実績値データベースDBの第1行目及び第4行目の操業実績値SV11,SV41が図2に示す種口弁B5のものであり、操業実績値SV12,SV42が図2に示すプレドライヤ46aにおける乾燥用飽和蒸気圧であり、操業実績値SV13,SV43が図2に示すアフタドライヤ46bにおける乾燥用飽和蒸気圧であるとする。第2処理部22bは、操業実績値SV11,SV41の統計演算、操業実績値SV12,SV42の統計演算、及び操業実績値SV13,SV43の統計演算を個別に行う。 The second processing unit 22b performs the above statistical processing for each operating terminal. For example, the actual operation values SV11 and SV41 in the first and fourth rows of the actual value database DB illustrated in FIG. 3 are those of the seed port valve B5 shown in FIG. 2, and the actual operation values SV13 and SV43 are the saturated vapor pressure for drying in the after-dryer 46b shown in FIG. The second processing unit 22b individually performs statistical calculations for the actual operation values SV11 and SV41, statistical calculations for the actual operational values SV12 and SV42, and statistical calculations for the actual operational values SV13 and SV43.

ここで、第2処理部22bで行われる統計処理は、例えば、操業実績値の平均値若しくは中央値を求める処理又は操業実績値の重み付け統計処理(例えば、加重移動平均を求める処理、カルマンフィルタを用いた処理等)である。尚、第2処理部22bは、操業実績値に重み付け(例えば、より新しい操業実績値ほどより大きな重み付けがなされるような重み付け)を行った上で統計処理を行っても良い。第2処理部22bは、上記の統計処理を行う前に、生産プロセスで生産されるべき次回銘柄を示す銘柄情報が紐付けられた操業実績値のうち、予め規定された範囲から外れるものを除外する処理を行う。これは、値が大きく異なる設定値を外れ値として除外することで、より最適な設定値を求めるためである。外れ値を除外する方法としては、例えば、四分位法を用いることができる。 Here, the statistical processing performed by the second processing unit 22b is, for example, processing for obtaining the average value or median value of the actual operation values or weighted statistical processing for the actual operation values (for example, processing for obtaining a weighted moving average, using a Kalman filter processing, etc.). The second processing unit 22b may perform statistical processing after weighting the operation performance values (for example, weighting such that the newer the operation performance values are weighted more heavily). Before performing the above statistical processing, the second processing unit 22b excludes values outside a predetermined range from the actual operation values linked with the brand information indicating the next brand to be produced in the production process. process. This is to obtain a more optimal setting value by excluding setting values that are greatly different from each other as outliers. As a method of excluding outliers, for example, the quartile method can be used.

格納部23は、データ処理部22の第1処理部22aで生成された実績値データベースDBを格納する。この格納部23としては、例えば、RAM(Random Access Memory)等の揮発性の半導体メモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性の半導体メモリ等を用いることができる。また、格納部23は、半導体メモリに制限される訳ではなく、半導体メモリ以外に、HDD(ハードディスクドライブ)やSSD(ソリッドステートドライブ)等を用いることもできる。出力部24は、データ処理部22の第2処理部22bで求められた最適な設定値を生産制御システム10に出力する。 The storage unit 23 stores the performance value database DB generated by the first processing unit 22a of the data processing unit 22. FIG. As the storage unit 23, for example, a volatile semiconductor memory such as a RAM (Random Access Memory) or a non-volatile semiconductor memory such as a flash memory can be used. In addition, the storage unit 23 is not limited to a semiconductor memory, and a HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), or the like can be used in addition to the semiconductor memory. The output unit 24 outputs the optimum set values obtained by the second processing unit 22b of the data processing unit 22 to the production control system 10. FIG.

〈データ処理方法〉
次に、本発明の一実施形態によるデータ処理装置20の動作について説明する。データ処理装置20の動作は、紙の生産プロセスを制御する操作端の設定値を収集して実績値データベースDBを生成する処理(以下、「データベース生成処理」という)と、実績値データベースDBを用いて銘柄変更時における操作端の最適な設定値を求める処理(以下、「最適設定値算出処理」という)とに大別される。以下、これらの処理の詳細について順に説明する。
<Data processing method>
Next, operation of the data processing device 20 according to one embodiment of the present invention will be described. The operation of the data processing device 20 includes a process of collecting set values of the operation terminals that control the paper production process and generating an actual value database DB (hereinafter referred to as "database generation process"), and using the actual value database DB. and the process of obtaining the optimum setting value of the operating terminal at the time of brand change (hereinafter referred to as "optimum setting value calculation process"). The details of these processes will be described in order below.

《データベース生成処理》
図4は、本発明の一実施形態によるデータ処理装置で行われるデータベース生成処理を示すフローチャートである。尚、図4に示すフローチャートの処理は、紙の生産プロセスにおいて銘柄変更が行われる度に開始される。処理が開始されると、まず、銘柄変更が行われてから次の銘柄変更が行われるまでの操作端の設定値を収集する処理が収集部21で行われる(ステップS11:収集ステップ)。
《Database generation process》
FIG. 4 is a flowchart showing database generation processing performed by the data processing device according to one embodiment of the present invention. The processing of the flowchart shown in FIG. 4 is started each time the brand is changed in the paper production process. When the process is started, first, the collection unit 21 collects the setting values of the operation terminal from when the brand is changed until when the next brand is changed (step S11: collection step).

具体的には、銘柄変更が行われてから次の銘柄変更が行われるまでの期間において、予め規定された周期(例えば、1秒周期又は1分周期)で、複数の操作端の設定値を収集する処理が行われる。尚、設定値が収集される複数の操作端としては、例えば、図2に示す種口弁B5、プレドライヤ46aにおける乾燥用飽和蒸気圧、及びアフタドライヤ46bにおける乾燥用飽和蒸気圧が挙げられる。尚、収集された設定値は、現在生産されている紙の銘柄を示す銘柄情報とともに記録される。 Specifically, during the period from when the brand is changed until when the next brand is changed, the set values of the plurality of operating terminals are changed at a predetermined cycle (for example, one-second cycle or one-minute cycle). Processing to collect is performed. The plurality of operation terminals from which the set values are collected include, for example, the seed port valve B5 shown in FIG. The collected setting values are recorded together with brand information indicating the brand of paper currently being produced.

図5は、本発明の一実施形態におけるデータ処理装置で収集される設定値の一例を示す図である。尚、図5に示すグラフは、横軸に時間をとり、縦軸に設定値をとっている。図5に示すグラフの横軸は、銘柄変更が行われた時刻を基準としており、横軸に示されている時間は、銘柄変更が行われた時刻からの経過時間を表している。尚、図5では、複数の操作端の設定値のうちの1つの操作端の設定値のみを図示している。図5に例示する設定値は、銘柄変更が行われた直後から100秒程度経過するまでは値が大きく変化し、その後は概ね値が一定値以内に収まる(設定値が安定する)経時変化を示す。 FIG. 5 is a diagram showing an example of setting values collected by the data processing device according to one embodiment of the present invention. In the graph shown in FIG. 5, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents set values. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 5 is based on the time when the brand was changed, and the time shown on the horizontal axis represents the elapsed time from the time when the brand was changed. It should be noted that FIG. 5 shows only the set value of one of the set values of a plurality of manipulators. The setting values shown in FIG. 5 change greatly until about 100 seconds have elapsed immediately after the brand change, and after that the values generally fall within a certain value (the setting values become stable). show.

次に、収集部21が収集した複数の操作端の設定値のうち、一定時間分の設定値を抽出する処理が第1処理部22aで行われる(ステップS12)。例えば、収集部21が収集した複数の操作端の設定値のうち、銘柄変更が行われてから予め規定された時間(例えば、数十分程度)が経過するまでの設定値を抽出する処理が行われる。この処理は、操業実績値を求めるために第1処理部22aで行われる統計処理で用いられる設定値の数を制限するために行われる。例えば、図5に示す例では、銘柄変更が行われた時点からおおよそ1200秒(20分)が経過するまでの設定値が抽出される。 Next, the first processing unit 22a performs a process of extracting setting values for a certain period of time from the setting values of the operation terminals collected by the collecting unit 21 (step S12). For example, there is a process of extracting the set values from among the set values of the operation terminals collected by the collection unit 21 until a predetermined time (for example, about several tens of minutes) has passed since the brand was changed. done. This processing is performed to limit the number of set values used in the statistical processing performed by the first processing section 22a to obtain the actual operation value. For example, in the example shown in FIG. 5, the setting values are extracted until approximately 1200 seconds (20 minutes) have passed since the brand change was performed.

次いで、抽出した設定値から外れ値を除外する処理が第1処理部22aで行われる(ステップS13)。具体的には、予め規定された範囲から外れる設定値を除外する処理が行われる。例えば、図5に示す下限閾値TH1と上限閾値TH2とによって規定される範囲(所定の範囲)Wから外れる設定値を除外する処理が行われる。尚、下限閾値TH1及び上限閾値TH2は、例えば、抽出した設定値から四分位法により求まる第1四分位、第3四分位、四分位範囲の各値を用いた計算等の予め規定された演算(処理)方法により設定されてもよく、また、紙の銘柄毎に予め設定されていてもよい。紙の銘柄毎に予め設定する場合には、例えば、紙の銘柄毎に得られた過去の設定値に基づいて、決定することができる。 Next, a process of excluding outliers from the extracted setting values is performed by the first processing unit 22a (step S13). Specifically, a process of excluding setting values outside a predetermined range is performed. For example, a process of excluding setting values outside the range (predetermined range) W defined by the lower limit threshold TH1 and the upper limit threshold TH2 shown in FIG. 5 is performed. Note that the lower threshold value TH1 and the upper threshold value TH2 are, for example, calculated in advance using the values of the first quartile, the third quartile, and the interquartile range obtained by the quartile method from the extracted setting value. It may be set by a specified calculation (processing) method, or may be set in advance for each paper brand. When setting in advance for each paper brand, for example, it can be determined based on past set values obtained for each paper brand.

続いて、製品が安定して生産されていない部分の設定値を除去する処理が第1処理部22aで行われる(ステップS14)。例えば、品質計測装置47(図2参照)の計測結果が目標範囲に入っていないときに得られた設定値を除去する処理が行われる。図5に示す例では、銘柄変更が行われてから品質計測装置47の計測結果が目標範囲に最初に入るまでの期間T1における設定値が除去される。この処理が行われることで、紙が安定して生産されているときに得られた設定値が残ることとなる。 Subsequently, the first processing unit 22a performs a process of removing the set values of the portion where the product is not stably produced (step S14). For example, processing is performed to remove the set value obtained when the measurement result of the quality measuring device 47 (see FIG. 2) is not within the target range. In the example shown in FIG. 5, the set value in the period T1 from when the brand is changed until the measurement result of the quality measuring device 47 first enters the target range is removed. By performing this process, the set values obtained when paper is stably produced remain.

続いて、以上の処理が行われた設定値に対して統計処理を行って、設定値の代表値である操業実績値を算出する処理が第1処理部22aで行われる(ステップS15:第1処理ステップ)。例えば、第1処理部22aは、以上の処理が行われた設定値の平均値又は中央値を図5に示す操業実績値V1として算出する。尚、第1処理部22aは、設定値の収集が行われた複数の操作端毎の操業実績値を算出する。 Subsequently, the first processing unit 22a performs statistical processing on the set values that have undergone the above processing, and calculates an operation performance value that is a representative value of the set values (step S15: first processing step). For example, the first processing unit 22a calculates the average value or the median value of the set values for which the above processing is performed as the actual operation value V1 shown in FIG. In addition, the first processing unit 22a calculates the actual operation value for each of the plurality of operation terminals for which the set values are collected.

以上の処理が終了すると、銘柄情報が紐付けられた操業実績値を含む実績値データベースDBを生成する処理が第1処理部22aで行われる(ステップS16:第1処理ステップ)。具体的には、設定値の収集が行われている間に生産されていた紙の銘柄を示す銘柄情報を、ステップS15で算出した操業実績値の各々に紐付けて実績値データベースDBを生成する処理が行われる。尚、図3に例示する実績値データベースDBのように、銘柄情報に加えて製品の生産が行われた時刻を示す時刻情報を操業実績値に紐付けても良い。生成された実績値データベースDBは格納部23に格納される。以上の処理により、実績値データベースDBが生成される。 After the above process is completed, the first processing unit 22a performs a process of generating a performance value database DB including operation performance values linked with brand information (step S16: first processing step). Specifically, the brand information indicating the brand of paper produced while the set values were being collected is linked to each of the actual operation values calculated in step S15 to generate the actual value database DB. processing takes place. Incidentally, like the actual value database DB illustrated in FIG. 3, in addition to the brand information, the time information indicating the time when the product was produced may be associated with the actual operation value. The generated actual value database DB is stored in the storage unit 23 . Through the above process, the actual value database DB is generated.

《最適設定値算出処理》
図6は、本発明の一実施形態によるデータ処理装置で行われる最適設定値算出処理を示すフローチャートである。図6に示すフローチャートの処理は、紙の生産プロセスにおいて銘柄変更が行われる度に開始される。尚、銘柄変更が行われると、生産制御システム10から次回銘柄を示す銘柄情報が出力され、データ処理装置20の収集部21で収集される。
<<Optimum set value calculation process>>
FIG. 6 is a flowchart showing optimum setting value calculation processing performed by the data processing device according to one embodiment of the present invention. The processing of the flowchart shown in FIG. 6 is started each time the brand is changed in the paper production process. When the brand is changed, brand information indicating the next brand is output from the production control system 10 and collected by the collection unit 21 of the data processing device 20 .

処理が開始されると、まず、実績値データベースDBから、収集部21で収集された銘柄情報(次回銘柄を示す銘柄情報)と同じ銘柄情報が紐付けら得た操業実績値を取得する処理が第2処理部22bで行われる(ステップS21)。例えば、収集部21で収集された次回銘柄を示す銘柄情報が「紙A」である場合には、第2処理部22bは、図3に例示する実績値データベースDBの第1行目及び第4行目の操業実績値を取得する。 When the process is started, first, the process of acquiring the operation performance value obtained by linking the same brand information as the brand information (brand information indicating the next brand) collected by the collection unit 21 from the actual value database DB is performed first. 2 processing section 22b (step S21). For example, when the brand information indicating the next brand collected by the collecting unit 21 is “Paper A”, the second processing unit 22b collects Get the actual operation value of the line.

次に、取得した操業実績値から外れ値を除外する処理が第2処理部22bで行われる(ステップS22)。この処理では、例えば、図4に示すステップS13の処理と同様に、下限閾値と上限閾値とによって規定される範囲(図5に示す下限閾値TH1と上限閾値TH2とによって規定される範囲Wと同様の範囲)から外れる操業実績値を除外する処理が行われる。 Next, the second processing unit 22b performs a process of excluding outliers from the acquired operational performance values (step S22). In this process, for example, similar to the process of step S13 shown in FIG. 4, the range defined by the lower limit threshold and the upper limit threshold (similar to the range W defined by the lower limit threshold TH1 and the upper limit threshold TH2 shown in FIG. range) are excluded.

図7は、本発明の一実施形態におけるデータ処理装置で処理される操業実績値の一例を示す図である。尚、図7に示すグラフは、横軸に時間をとり、縦軸に操業実績値をとっている。尚、図7では、図5と同様に、複数の操作端の操業実績値のうちの1つの操作端の操業実績値のみを図示している。ステップS22の処理が行われることで、図7に示す通り、次回銘柄と同じ銘柄が過去に生産されたときの操業実績値(外れ値が除外された操業実績値)が、時系列的に並べられたものが得られる。 FIG. 7 is a diagram showing an example of actual operation values processed by the data processing device in one embodiment of the present invention. In the graph shown in FIG. 7, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents actual operation values. 7, similarly to FIG. 5, only the actual operation value of one of the actual operation values of a plurality of operation terminals is shown. By performing the process of step S22, as shown in FIG. 7, the actual operation values (actual operation values excluding outliers) when the same brand as the next brand was produced in the past are arranged in chronological order. You get what you get.

続いて、以上の処理が行われた操業実績値に対して統計処理を行って、次回銘柄の紙を生産するための操作端の最適な設定値を求める処理が第2処理部22bで行われる(ステップS23:第2処理ステップ)。例えば、第2処理部22bは、以上の処理が行われた操業実績値のうち、直近の操業実績値(図7において符号Rを付した破線で囲われている操業実績値)の平均値若しくは中央値を求める処理、又は重み付け統計処理(例えば、加重移動平均を求める処理、カルマンフィルタを用いた処理等)を操作端の最適な設定値として算出する。尚、第2処理部22bは、操業実績値の収集が行われた複数の操作端毎の最適な設定値を算出する。 Subsequently, the second processing section 22b performs statistical processing on the actual operation values for which the above processing has been performed, and obtains the optimum setting values of the operation end for producing the next brand of paper. (Step S23: second processing step). For example, the second processing unit 22b, among the actual operation values for which the above processing has been performed, the average value or A process of obtaining the median value or a weighted statistical process (for example, a process of obtaining a weighted moving average, a process using a Kalman filter, etc.) is calculated as the optimum setting value of the control terminal. In addition, the second processing unit 22b calculates the optimum set value for each of the plurality of operation terminals for which the operation performance values are collected.

以上の処理が終了すると、算出された操作端の最適な設定値を出力する処理が出力部24によって行われる(ステップS24:出力ステップ)。出力部24から出力された操作端の最適な設定値は生産制御システム10に入力され、推奨値として表示部11に表示され、又は操作端に設定されて次回銘柄の紙の生産が行われる。以上の処理により、複数の操作端毎の最適な設定値が算出されて生産制御システム10で用いられる。 When the above process is finished, the output unit 24 performs a process of outputting the calculated optimum setting value of the operating terminal (step S24: output step). The optimum set values for the operation terminal output from the output unit 24 are input to the production control system 10 and displayed as recommended values on the display unit 11, or set to the operation terminal to produce the next brand of paper. Through the above processing, the optimum setting values for each of the plurality of operation terminals are calculated and used in the production control system 10. FIG.

図8は、本発明の一実施形態における最適な設定値の表示例である。図8に示す例では、生産プラントにおける複数の操作端のうち、種口弁B5の開度(種口弁開度)、プレドライヤ46aにおける乾燥用飽和蒸気圧(プレ蒸気圧)、及びアフタドライヤ46bにおける乾燥用飽和蒸気圧(アフタ蒸気圧)の設定値のみを図示している。図8に示す例では、生産制御システム10の表示部11に、各操作端における生産開始時の設定値(開始)及び現在の設定値(現在)が表示されている。また、これら各操作端の設定値とともに、各操作端の最適な設定値が「推奨値」として表示されている。 FIG. 8 is a display example of optimum setting values in one embodiment of the present invention. In the example shown in FIG. 8, among the plurality of operation ends in the production plant, the opening of the seed valve B5 (seed valve opening), the saturated vapor pressure for drying in the pre-dryer 46a (pre-vapor pressure), and the after-dryer 46b Only the set value of the saturated vapor pressure for drying (after vapor pressure) is illustrated. In the example shown in FIG. 8, the display unit 11 of the production control system 10 displays the set value (start) at the start of production and the current set value (current) at each operation terminal. In addition to the setting values for each of the operation terminals, the optimum setting values for each operation terminal are displayed as "recommended values".

このように、生産制御システム10の表示部11には、銘柄変更時において、次回銘柄の製品を生産するための操作端の最適な設定値が推奨値として表示される。このため、生産プラントのオペレータ(運転員)は、必要であれば設定値を表示された推奨値に変更することで、銘柄変更の移行期間を短くすることができる。これにより、移行期間に生産される生産物(ロスとして廃棄されるか、回収されて原料として再利用される生産物)を少なくすることができる。尚、従来技術の物理モデルによる予測も並行して行い、表示部11内に推奨値と並列表示して、オペレータがどちらを使用するか選択してもよい。 In this manner, the display unit 11 of the production control system 10 displays, as a recommended value, the optimal setting values of the operation terminal for producing the product of the next brand when the brand is changed. Therefore, an operator (operator) of the production plant can shorten the transition period for brand change by changing the setting value to the displayed recommended value if necessary. This reduces the amount of products produced during the transition period (products that are discarded as losses or recovered and reused as raw materials). Incidentally, a prediction based on a conventional physical model may also be performed in parallel, and may be displayed in parallel with the recommended values in the display unit 11 so that the operator can select which one to use.

以上の通り、本実施形態では、予め規定された周期で収集された操作端の設定値に対して統計処理を行って操業実績値を求め、銘柄情報が紐付けられた操業実績値を含む実績値データベースDBを生成する。そして、実績値データベースDBに含まれる操業実績値のうち、次回銘柄を示す銘柄情報が紐付けられた操業実績値に対して統計処理を行って、次回銘柄の製品を生産するための操作端の最適な設定値を求めて出力している。これにより、銘柄変更時における操作端の最適な設定値を、物理モデルの精度に依存せず、且つ最新の操業状況を常に反映しながら求めることができる。 As described above, in the present embodiment, statistical processing is performed on the set values of the operating device collected at a predetermined cycle to obtain the actual operation value, and the actual operation value including the actual operation value linked to the brand information is obtained. Generate a value database DB. Statistical processing is performed on the actual operation values linked with the brand information indicating the next brand among the actual operation values included in the actual value database DB, and the operating terminal for producing the product of the next brand is selected. Optimal setting values are obtained and output. As a result, it is possible to obtain the optimum set value of the operating terminal when changing the brand, without depending on the accuracy of the physical model and always reflecting the latest operating conditions.

また、本実施形態では、ある銘柄の製品を生産する際に操作端に設定された設定値の代表値が操業実績値として実績値データベースDBに格納される。そして、再びその銘柄の製品が生産される際に、過去にその銘柄の製品が生産された際の操業実績値が実績値データベースDBから読み出されて最適な設定値を算出するために用いられる。これにより、過去に設定された操作端の設定値を手作業で記録する必要がなく、生産プラントのオペレータ(運転員)の負担軽減が図られるとともに、記録間違いを防止することができる。 In addition, in the present embodiment, a representative value of the set values set to the operating terminals when producing a certain brand of product is stored in the actual value database DB as the actual operation value. Then, when the product of the brand is produced again, the operation performance values obtained when the product of the brand was produced in the past are read from the performance value database DB and used to calculate the optimum set value. . As a result, there is no need to manually record the set values of the control elements that have been set in the past, thereby reducing the burden on the operator (operator) of the production plant and preventing erroneous recording.

以上、本発明の一実施形態によるデータ処理装置、データ処理方法、及び生産システムについて説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、データ処理装置20の第1処理部22aが、紙が安定して生産されているときに得られた設定値の平均値又は中央値を操業実績値として算出していた。しかしながら、第1処理部22aは、製品フラグ(一定品質以上の製品が生産されていることを示すフラグ)が最初に立った時点に得られた設定値を操業実績値としても良い。 Although the data processing device, data processing method, and production system according to one embodiment of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be freely modified within the scope of the present invention. is. For example, in the above-described embodiment, the first processing unit 22a of the data processing device 20 calculates the average value or the median value of the set values obtained when paper is stably produced as the actual operation value. . However, the first processing unit 22a may use a set value obtained when a product flag (a flag indicating that a product of a certain quality or higher is being produced) is set for the first time as the actual operation value.

また、データ処理装置20の第1処理部22aが操業実績値を算出する前に、操業実績値を算出するために用いる設定値を、その設定値以外の情報を用いて補正しても良い。設定値の補正例としては、例えば、以下が挙げられる。
・銘柄変更の移行期間に生産された生産物を原料として再利用する場合に、再利用する生産物の添加率に応じた填料添加率の補正
・抄速に応じた種口弁B5(図2参照)の開度の補正
・種濃度に応じた種口弁B5の開度の補正
・抄速に応じたプレドライヤ46a及びアフタドライヤ46bにおける乾燥用飽和蒸気圧の補正
Also, before the first processing unit 22a of the data processing device 20 calculates the actual operation value, the set value used for calculating the actual operation value may be corrected using information other than the set value. Examples of setting value correction include the following.
・When the product produced during the transition period of the brand change is reused as a raw material, the filler addition rate is corrected according to the addition rate of the reused product ・Seed valve B5 (Fig. 2 ) ・Correction of the opening of the seed port valve B5 according to the seed concentration ・Correction of the saturated vapor pressure for drying in the pre-dryer 46a and the after-dryer 46b according to the paper speed

また、データ処理装置20の第2処理部22bが最適な設定値を算出する前に、最適な設定値を算出するために用いる操業実績値を、その操業実績値以外の情報を用いて補正しても良い。操業実績値の補正例としては、例えば、上述したものと同様のものが挙げられる。 Further, before the second processing unit 22b of the data processing device 20 calculates the optimum setting value, the actual operation value used for calculating the optimum setting value is corrected using information other than the actual operation value. can be Correction examples of the actual operation value include, for example, those similar to those described above.

1 生産システム
10 生産制御システム
11 表示部
20 データ処理装置
21 収集部
22a 第1処理部
22b 第2処理部
24 出力部
40 抄紙機
46a プレドライヤ
46b アフタドライヤ
B5 種口弁
DB 実績値データベース
1 production system 10 production control system 11 display unit 20 data processor 21 collection unit 22a first processing unit 22b second processing unit 24 output unit 40 paper machine 46a pre-dryer 46b after-dryer B5 seed valve DB actual value database

Claims (9)

製品の生産プロセスを制御する操作端の設定値を予め規定された周期で収集するとともに、製品の銘柄を示す銘柄情報を収集する収集部と、
前記収集部で収集された前記操作端の設定値に対して統計処理を行って、前記銘柄情報で示される銘柄の製品が生産されている間における前記操作端の設定値の代表値を操業実績値として求め、前記銘柄情報が紐付けられた前記操業実績値を含む実績値データベースを生成する第1処理部と、
前記実績値データベースに含まれる前記操業実績値のうち、前記生産プロセスで生産されるべき次回銘柄を示す銘柄情報が紐付けられた前記操業実績値に対して統計処理を行って、前記次回銘柄の製品を生産するための前記操作端の最適な設定値を求める第2処理部と、
前記第2処理部で求められた設定値を出力する出力部と、
を備えるデータ処理装置。
a collection unit that collects set values of the final control element that controls the production process of the product at a predetermined cycle, and collects brand information that indicates the brand of the product;
Statistical processing is performed on the set values of the operation terminal collected by the collection unit, and the representative values of the set values of the operation terminal during production of the product of the brand indicated by the brand information are obtained as operational results. a first processing unit that generates a performance value database including the operation performance value obtained as a value and linked with the brand information;
Statistical processing is performed on the operation performance values linked with brand information indicating the next brand to be produced in the production process, among the operation performance values contained in the performance value database, to determine the next brand. a second processing unit that obtains optimum setting values of the final operation end for producing a product;
an output unit that outputs the set value obtained by the second processing unit;
A data processing device comprising:
前記第1処理部で行われる前記統計処理は、前記収集部で収集された前記操作端の設定値の平均値又は中央値を求める処理である請求項1記載のデータ処理装置。 2. The data processing apparatus according to claim 1, wherein the statistical processing performed by the first processing section is processing for obtaining an average value or a median of the set values of the operating terminals collected by the collecting section. 前記第1処理部は、前記収集部で収集された前記操作端の設定値のうち、前記銘柄情報で示される銘柄の製品が安定して生産されているときに得られた設定値に対して前記統計処理を行う、請求項1又は請求項2記載のデータ処理装置。 The first processing unit stores, among the set values of the operation terminal collected by the collection unit, the set value obtained when the product of the brand indicated by the brand information is stably produced. 3. The data processing apparatus according to claim 1, wherein said statistical processing is performed. 前記第1処理部は、前記統計処理を行う前に、前記収集部で収集された前記操作端の設定値のうち、所定の範囲から外れるものを除外する処理を行う請求項2又は請求項3記載のデータ処理装置。 4. The first processing unit, before performing the statistical processing, performs a process of excluding setting values of the operation terminal collected by the collecting unit that are outside a predetermined range. Data processing apparatus as described. 前記第2処理部で行われる前記統計処理は、前記生産プロセスで生産されるべき次回銘柄を示す銘柄情報が紐付けられた前記操業実績値の平均値若しくは中央値を求める処理又は重み付け統計処理である請求項1から請求項4の何れか一項に記載のデータ処理装置。 The statistical processing performed by the second processing unit is processing for obtaining an average or median value of the actual operation values linked with brand information indicating the next brand to be produced in the production process, or weighted statistical processing. A data processing apparatus according to any one of claims 1 to 4. 前記第2処理部は、前記統計処理を行う前に、前記生産プロセスで生産されるべき次回銘柄を示す銘柄情報が紐付けられた前記操業実績値のうち、所定の範囲から外れるものを除外する処理を行う請求項1から請求項5の何れか一項に記載のデータ処理装置。 The second processing unit, before performing the statistical processing, excludes those out of a predetermined range from the operation performance values linked with the brand information indicating the next brand to be produced in the production process. 6. The data processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, which performs processing. 製品の生産プロセスを制御する操作端の設定値を予め規定された周期で収集するとともに、製品の銘柄を示す銘柄情報を収集する収集ステップと、
前記収集ステップで収集された前記操作端の設定値に対して統計処理を行って、前記銘柄情報で示される銘柄の製品が生産されている間における前記操作端の設定値の代表値を操業実績値として求め、前記銘柄情報が紐付けられた前記操業実績値を含む実績値データベースを生成する第1処理ステップと、
前記実績値データベースに含まれる前記操業実績値のうち、前記生産プロセスで生産されるべき次回銘柄を示す銘柄情報が紐付けられた前記操業実績値に対して統計処理を行って、前記次回銘柄の製品を生産するための前記操作端の最適な設定値を求める第2処理ステップと、
前記第2処理ステップで求められた設定値を出力する出力ステップと、
を有するデータ処理方法。
a collecting step of collecting setting values of the final control element for controlling the production process of the product at a predetermined cycle and collecting brand information indicating the brand of the product;
Statistical processing is performed on the setting values of the operation terminal collected in the collecting step, and the representative values of the setting values of the operation terminal during production of the product of the brand indicated by the brand information are obtained as operational results. a first processing step of generating a performance value database including the operation performance value obtained as a value and linked with the brand information;
Statistical processing is performed on the operation performance values linked with brand information indicating the next brand to be produced in the production process, among the operation performance values contained in the performance value database, to determine the next brand. a second processing step of determining optimum settings of the final element for producing a product;
an output step of outputting the set value obtained in the second processing step;
A data processing method comprising:
請求項1から請求項6の何れか一項に記載のデータ処理装置と、
前記データ処理装置から出力された設定値を推奨値として表示部に表示し、又は前記データ処理装置から出力された設定値を前記操作端に設定して製品の生産を制御する生産制御システムと、
を備える生産システム。
a data processing device according to any one of claims 1 to 6;
a production control system for controlling the production of a product by displaying the setting value output from the data processing device as a recommended value on a display unit, or by setting the setting value output from the data processing device to the operation terminal;
production system with
前記生産制御システムは、前記製品として紙を生産する抄紙機を制御するシステムであり、
前記データ処理装置は、前記操作端の設定値として、少なくとも前記抄紙機にパルプ原料を供給する種口弁の開度と、前記抄紙機に設けられたドライヤにおける乾燥用飽和蒸気圧とを収集する、
請求項8記載の生産システム。
The production control system is a system that controls a paper machine that produces paper as the product,
The data processing device collects at least the opening of a seed port valve that supplies pulp raw material to the paper machine and the saturated vapor pressure for drying in the dryer provided in the paper machine as the set values of the operation terminal. ,
The production system according to claim 8.
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